Was ist ein Dioden-Module?
Ein Diodenmodul ist ein Halbleiter-Gleichrichterbauelement, das die Leitung und Unterbrechung von Strom durch die Anordnung mehrerer Dioden steuert.
Dioden-Module haben die Eigenschaft, den Stromfluss in einer elektrischen Schaltung nur in eine Richtung zu steuern und werden im Allgemeinen als Relaiskomponenten in die Schaltungsentwicklung einbezogen.
Zu den Elementen mit ähnlichem Verhalten gehören Thyristoren und Triacs. Je nachdem, welchen Prozess Sie realisieren wollen, werden diese Module auf unterschiedliche Weise eingesetzt.
Verwendungszwecke von Dioden-Modulen
Dioden-Module sind weit verbreitete Komponenten in industriellen Produkten. Im Folgenden finden Sie Beispiele für Anwendungen von Dioden-Modulen
- Stromversorgungen für DC-Motoren
- Stromversorgungen für Wechselrichter
- Steuereinheiten für das Laden und Entladen von Batterien
- Innerhalb von Stromversorgungen
Dioden werden häufig in Gleichstromversorgungen eingesetzt, da sie die Entnahme von Strom aus einer Wechselstromversorgung in nur eine Richtung ermöglichen. In Verbindung mit einem Glättungskondensator o.ä. kann der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden.
Prinzip des Dioden-Moduls
Um das Prinzip des Dioden-Moduls zu verstehen, ist es notwendig, den Aufbau der Diode zu kennen. Die innere Struktur einer Diode besteht aus abwechselnden Schichten von n- und p-Typ-Halbleitern, die leiten, wenn eine Spannung von der Anodenseite zur Kathodenseite angelegt wird. Wird dagegen eine Spannung in die entgegengesetzte Richtung angelegt, entfernen sich die internen n- und p-Halbleiter voneinander und es fließt kein Strom.
Diese Eigenschaft ermöglicht es, die Diode als kornregulierendes Element zu verwenden, in dem der Strom in eine Richtung fließt.
Arten von Dioden-Modulen
Es gibt verschiedene Arten von Dioden, je nach ihren Eigenschaften.
1. Gleichrichterdioden
Diese Dioden richten den eingehenden Wechselstrom gleich. Sie werden auch Siliziumdioden genannt. Sie werden in Leistungs- und Schutzschaltungen eingesetzt und nutzen die Eigenschaft des Stroms, nur in eine Richtung zu fließen.
Ein bekanntes Beispiel ist eine Diodenbrücke, die aus vier Gleichrichterdioden besteht.
2. Detektordiode
Eine Diode, die Tonsignale aus Radiowellen extrahiert, indem sie die Eigenschaft eines geringen Durchlassspannungsabfalls im Niedrigstrombereich (etwa 0,1 mA) nutzt. Sie werden in der Funk- und sonstigen Sprachkommunikation eingesetzt.
In der Vergangenheit wurden häufig Germaniumdioden verwendet. Da sie jedoch sehr teuer sind, werden sie heute durch Schottky-Barriere-Dioden ersetzt.
3. Konstantspannungsdioden
Eine Diode, bei der die Spannung immer konstant ist, auch wenn sich der Strom ändert. Auch Zenerdiode genannt. Sie werden in Überspannungsschutzschaltungen verwendet und nutzen das Zener-Phänomen aus, bei dem Strom mit konstanter Spannung fließt, wenn eine Spannung in entgegengesetzter Richtung angelegt wird.
4. Fotodiode
Diese Dioden nutzen die Eigenschaft von Strom und Spannung, die bei Lichteinfall am PN-Übergang entstehen. Sie werden in fotoelektrischen Sensoren und in der optischen Kommunikation eingesetzt.
Sie werden manchmal in Solarzellen, in Geräten zum Lesen von Laserlicht, das von unebenen Oberflächen auf DVDs reflektiert wird, und im Empfangsteil von TV-Fernbedienungen verwendet.
5. Konstantstromdioden
Eine Diode, die einen konstanten Strom leitet, wenn die Spannung innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Es besteht die Gefahr einer Beschädigung, wenn mehr als die vorgeschriebene Spannung angelegt wird. Sie werden in Batterielade- und Entladestromkreisen sowie in Fehlerstromschutzschaltern verwendet.
Weitere Informationen über Dioden-Module
1. Innerer Aufbau eines Thyristors
Thyristoren sind Halbleiterbauelemente mit einer der Diode hinzugefügten Gate-Elektrode: Dem Halbleiterteil vom p-Typ wird ein Gate-Anschluss hinzugefügt, und das Modul leitet, wenn eine positive Vorspannung von der Anodenseite zur Kathodenseite im Schaltkreis angelegt wird und ein Gate-Strom fließt.
Sobald ein Gatestrom fließt, bleibt das Modul so lange leitend, bis die Vorspannung von der Anodenseite zur Kathodenseite negativ wird oder der Gatestrom Null wird.
Außerdem können Thyristoren nur mit einer Vorspannung in einer Richtung leiten. Will man gegen eine Vorspannung in beiden Richtungen arbeiten, verwendet man einen Triac mit Thyristorstruktur, der bidirektional eingebaut ist.
2. Unterschiede zwischen Dioden-Modulen und Leistungsmodulen
Wie Dioden sind auch Leistungsmodule Elemente, die in Leistungsschaltungen eingesetzt werden. Leistungsmodule übernehmen ebenfalls Schalt- und Gleichrichterfunktionen, zeichnen sich aber durch ihren Einsatz in Produkten aus, die hohe Spannungen und hohe Leistungen erfordern.
Ein bekanntes Beispiel ist der Wechselrichter, der die Geschwindigkeit eines Motors steuert, z. B. bei Eisenbahnen. Die Verbesserung des Wirkungsgrads von Leistungsgeräten, die mit hoher Spannung und hoher Leistung arbeiten, wird weltweit als Mittel zur Energieeinsparung betrachtet.